Ontogenia y organos del sistema inmunológicoMediadores solubles Interacción entre las células...

Ontogenia y órganos del sistema inmune

Siham Salmen Halabi Instituto de Inmunología Clínica Curso de Post-grado 2017

Funciones del sistema inmune

Responder frente a los agentes extraños, con alta especificidad (respetando la integridad de los tejidos propios) y preservando la tolerancia

“La inmunidad efectiva requiere de un balance entre la defensa contra los Ag extraños y la no respuesta contra los antígenos propios”

Preguntas a responder: ◦ A partir de que célula se generan los diferentes linajes?

◦ Donde maduran las células linfoides? ◦ Que factores median este proceso? ◦ Cuales son las decisiones que deben tomar los linfocitos?

◦ Que factores condicionan la decisión hacia los diferentes linajes?

Ontogenia de linfocitos

Cuál es la razón de la existencia de mecanismos complejos de regulación del desarrollo de los linfocitos ◦ Asegurarse de contar con el repertorio de células capaces de reconocer a todos los Ag extraños presentes en la naturaleza

◦ Asegurarse que el sistema inmune reconozca como propio a los Ag del individuo (TOLERANCIA)

◦ Asegurarse que los linfocitos salgan a la periferia con las herramientas básicas para enfrentarse a los Ag extraños

Cuál es la razón de la existencia de mecanismos complejos de regulación del desarrollo de los linfocitos ◦ Asegurarse de contar con el repertorio de células capaces de reconocer a todos los Ag extraños presentes en la naturaleza

◦ Asegurarse que el sistema inmune reconozca como propio a los Ag del individuo (TOLERANCIA)

◦ Asegurarse que los linfocitos salgan a la periferia con las herramientas básicas para enfrentarse a los Ag extraños

Ontogenias de linfocitos

Elementos que participan ◦Célula progenitora pluripotencial ◦Microambientes adecuados ◦Mediadores solubles ◦Interacción entre las células linfoides y elementos del microambiente

Órganos del sistema inmune

Bradley et al Curr Opin Immunol 2003; 15:343

Microambientes Órganos primarios Timo Médula ósea Epitelio intestinal

Órganos secundarios Ganglios y amígdalas

Bazo MALT

Microambientes Órganos primarios Timo Médula ósea Epitelio intestinal

Órganos secundarios Ganglios y amígdalas

Bazo MALT

Elementos de la respuesta inmune:

Inmunidad innata: Células mieloides (Células dendríticas,

Monocitos/macrófagos, PMN, mastocitos) Células linfoides (células dendríticas plasmocitoides, NK, linfocitos Tgd), linfocitos

Inmunidad adaptativa Linfocitos T (CD4, CD8, Treg, NKT) y B (B2)

Órganos primarios y

ontogenia

Ontogenia: ORIGEN DE

LAS HSCs

• Médula ósea • Nicho: combinación de

HCS y células del estroma, median señales extrínsecas que mantienen a las HCS. • Sitios de contacto cel-cel, cel-

ECM, concentración variable de citokinas y factores de crecimiento

• Endostio

• Formado por osteoblastos y osteoclasto

• ECM: colágeno, elastina (estructurales); fibronectina y laminina, proteoglicanos (especializadas)

Krause Oncogene 2002; 21:3262; Kiel et al NRI 2008, Salmen et al Avan Biomed 2013; Supl 1: 26-39, Wang et al Nat Rev Cell Biol 2011

LAS HSCs

• Endostio

LAS HSCs

• Endostio

LAS HSCs

• Endostio

Proteína ATG7, activa la mitofagia para mantener la función y cantidad de

mitocondrias a un nivel mínimo

Arresto en el ciclo celular y adhesión a los osteblastos

Suda R Trends Immunol 2005; 26:426; Cell Stem Cell 7, August 6, 2010, J. Exp. Med. Vol. 207 No. 6 1127-1130

Ontogenia: ORIGEN DE LAS HSCs

Características de las HSCs en reposo 1. Protección contra el estrés

1. Regulación de radicales libre, actividad de aldehído deshidrogenasa

2. Adhesión a los nichos 1. Bajo requerimiento de factores de

crecimiento, inhibición de la apoptosis, enlentecimiento del ciclo celular (tie, y p21) y unión por N-cadherin a osteoblastos

3. Hipoxia en los nichos (1-6%)

Precursor temprano con potencialidad para desarrollar células del linaje linfoide y mieloide (EPLM)

Nat Rev CB 12, 2011: 643

Precursor temprano con potencialidad para desarrollar células del linaje linfoide y mieloide (EPLM)

Nat Rev CB 12, 2011: 643

Que elementos contribuyen con la decisión: Linaje mieloide vs. linfoide o Linfocito T vs. B

Factores de transcripción involucrados en el desarrollo

Mathias el al Nat Rev Immunol 2005;5:497

Ontogenia de los linfocitos

El desarrollo de los linfocitos depende de tres procesos básicos: ◦ Migración y proliferación ◦ Diferenciación: adquisición de fenotipos maduros

◦ Selección del repertorio: células específicas contra antígenos (Ag) extraños y restringidas por las moléculas de histocompatibilidad (MHC) propias.

Cadena pesada Cadena b

Cadena liviana Cadena a

Ontogenia de los linfocitos B

CD20 BCR: Co-expresión de Inmunoglobulina (IgM e IgD) + cadenas a y b (comunicación intracelular)

Ontogenia de linfocitos B • Su desarrollo se inicia en el

hígado fetal 8-9 semanas y luego continúa en la médula ósea

• El repertorio de células se genera por recombinaciones de segmentos de los genes del receptor de linfocito B (BCR)

• Están sujetos a mecanismos de selección positiva y negativa

Ontogenia de linfocitos B

Hagman Immunity 27, July 2007

Ontogenia de linfocitos B

Hagman Immunity 27, July 2007

Bisagra

Ontogenia de Linfocitos B

Estadío I (pro-B): Reordenamiento genético de las cadenas pesadas las inmunoglobulinas Igm

IL-7r IL-3r

Ontogenia: REORDENAMIENTO DEL TCR Y BCR

de Villartay et al Nat Rev Immunol 2003; 3:962,; Bassing et al Cell 2002; 109:S45 TdT añade nucleótidos a la unión V-D y D-J favoreciendo aun mas la diversidad (incrementa la diversidad de CDR3) o pérdida de nucleótidos

TREC/BREC

Eclusion alelica e isotipica

FEBS Letters 584 (2010) 2572–2579

Resumen Mecanismos involucrados

en la generación de la diversidad (aproximadamente 1013) Diversidad en las posibilidades

de combinación Familias de genes V, D y J Combinaciones entre las cadenas

b y a (en el caso de linfocitos T) o pesadas y livianas (en el caso de linfocitos B)

Mediado por las Recombinasas (Rag1 y Rag2)

Diversidad en los sitios de unión de los genes mediado por la enzima deoxiribonucleotil transferasa terminal o TdT

Estadío II (pre-B): m

Estadío III (linfocito B inmaduro):

Igm Estadío IV (linfocito B maduro):

IgM/IgD

CD79 a/b

Reordenamiento genético de las cadenas livianas Ig

Estadío II (pre-B): m

Estadío III (linfocito B inmaduro):

Igm Estadío IV (linfocito B maduro):

IgM/IgD

CD79 a/b

Reordenamiento genético de las cadenas livianas Ig

Emigran de la MO (ya evaluadas: selección positiva)

Ontogenia: LINFOCITO B

Niiro et al Nat Rev immunol 2002; 2:945, Hardy Immunity 26, June 2007, von boehmer Nat immunol 2010;

Subpoblaciones de linfopcitos B B-1:

◦ CD5+ ◦ Ubicadas preferencialmente en cavidad

peritoneal ◦ Potencialmente autorreactivas ◦ No son eliminadas por antígenos propios ◦ Producción de anticuerpos naturales,

producción de IgM contra streptoccucos

B-2 ◦ Predominan en la periferia ◦ CD5-

Ontogenia de linfocitos B: Subpoblaciones en la periferia

Hardy et al Annu Rev immunol 2001; 19:595; Su et al Curr Opin Immunol 2000; 12:191

Ontogenia de los linfocitos T

TCR: cadenas a y b (g y d) asociados con CD3 (g,d,e) y otras dos moléculas que permiten la comunicación intracelular

CD4 o CD8

Ontogenia de linfocitos T

Durante la ontogenia de linfocitos T se toman las siguientes decisiones: ◦Comisionar hacia el linaje linfoide y decidir hacia linfocito T o B

◦Reordenamiento del TCR

◦ Escoger entre TCRgd o TCRab

◦Selección positiva y negativa

◦ Escoger entre CD4 o CD8

Se desarrollan en el timo

Están sujetos a mecanismos de selección positiva y negativa

El repertorio de células se genera por recombinaciones de segmentos de genes del TCR

Ontogenia de linfocitos T Durante la ontogenia de linfocitos T

se toman las siguientes decisiones: Comisionar hacia el linaje linfoide y

decidir hacia linfocito T o B

Reordenamiento del TCR

Escoger entre TCRgd o TCRab

Selección de la cadena b, a

Selección positiva y negativa

Escoger entre CD4, CD8, NKT o Treg

Deftos et al Curr Opin Immunol 2000; 12:166; Rothenberg NRI january 2008, Carpentes et al Nat immunol 11(8)2010

Región córtico-medular

Corteza

Médula

Microambiente tímico

Células epiteliales corticales

Células epiteliales medulares y células dendríticas interdigitantes

Ontogenia de Linfocitos T

Estadío I (timocito temprano): Reordenamiento de la Cadena b del TCR (receptor del linfocito T) Doble negativos (DN)

TCR/CD3

Región constante Región variable, diversidad y unión

1 2 3 5 4 6 n 1 2 1 3 2 4 n 1er alelo

Pro-T a pre-T

Estadío I (timocito temprano): Reordenamiento de la Cadena b del TCR (receptor del linfocito T) Doble negativos (DN)

TCR/CD3

1 2 3 5 4 6 n 1 2 1 3 2 4 n 1er alelo

Pro-T a pre-T

Estadío II (timocito intermedio o común):

CD4/CD8 (DP) TCR/CD3

1 2 3 5 4 6 n 1 3 2 4 n 1er alelo

Reordenamiento de la Cadena a del TCR (receptor del linfocito T) Doble negativos (DN)

Timocito doble positivo:

Expresan TCR y además CD4 y CD8 (DP) en la superficie: da paso a los mecanismos de selección positiva y negativa y se define el fenotipo

TCR/CD3

•Las DC expresan bajos niveles de AIRE y además tienen la capacidad transportar Ag propios directamente desde la periferia

Klein et al. Curr OGray D Curr Opin Immunol 2005; 17:137 pin Immunol 2000; 12:179, Peter NRI 2007; , Klein NRI 2009, 9:833

Ontogenia de linfocitos T: CÉLULAS DEL ESTROMA TÍMICO

Funciones asociadas a las ETC Desarrollo de las células DN a DP La selección positiva regulada por las cEpcs Macroautofagia Luego migran hacia la región córtico-medular y la médula, maduran a SP La tolerancia central, es mediada principalmente por las mETC y células dendríticas tímicas residentes del timo

Klein NRI 2009, 9:833

cETC: macroautofagia

◦ La selección positiva regulada por las cEpcs

◦ Selección positiva: evaluar TCR apropiadamente expresados

◦ Timoproteosoma: suple de péptidos citoplasmáticos-MHC-I/CD8

◦ Alta expresión de catepsin y serinproteasa timo-esprcifica,

MHC-II/CD4

mETC: AIRE/ macroautofagia

CDm: transporte a Ag desde la periferia

◦ La tolerancia central, es mediada principalmente por las mETC y células dendríticas tímicas

residentes del timo

Resumen

Gray D Curr Opin Immunol 2005; 17:137, Seminars in Immunology 22 (2010) 287–293

Estadío III (linfocito T maduro):

TCR/CD3 CD4

TCR/CD3 CD8

MCH-I MHC-II

Selección positiva (rescate de la apoptosis):

◦ TCR no reconozca a los Ag propios

Selección negativa: ◦ TCR con alta afinidad por el Ag propio

◦ Corteza profunda, unión cortico-medular y medula

◦ Células interdigitantes

Control de calidad: Capaz de interactuar con MHC propia (base de toda respuesta inmunológica) y de esta manera reconoce los antígenos presentados

Ontogenia de Linfocitos T: Selección positiva y negativa

Muerte o anergia

Ontogenia de linfocitos T • Selección negativa:

– TCR con alta o muy baja (negligencia, no recibe señal de sobrevida) afinidad por el Ag (son CD24+)

• 90% mueren por negligencia

• Muchos TCR se acoplan simultáneamente con su ligando y tiempo de unión al ligando?

• Altas concentraciones de ligandos de alta afinidad

• Mueren por apoptosis mediada por: – Fas, TNFR, CD30 (CD28 actúa como co-factor)

– TCRs con alta afinidad pueden dar origen a células T reguladoras (CD4/CD25+)

Klein et al. Curr Opin Immunol 2000; 12:179; Sohn et al Curr Opin Immunol 2003; 15:209; Love et al curr Opin Immunol 2003; 15:199; Palmer Nat Rev Immunol 2003; 3:383

McDonald Curr Opin Immunol 2002; 14:250, Seminars in Immunology 22 (2010) 247–251

Recirculación de linfocitos

Von Adrian et al N Engl J Med 2000; 343:1020

1. HEV

2. Selectinas

3. Quimiocinas

4. Integrinas

Recirculación de linfocitos

Von Adrian et al N Engl J Med 2000; 343:1020

1. HEV

2. Selectinas

3. Quimiocinas

4. Integrinas

Recirculación y alojamiento de los leucocitos

Objetivos fundamentales de la recirculación y alojamiento: – Balance en la distribución de linfocitos

en los tejidos

– Selección de linfocitos Ag-específicos (órganos linfoides secundarios)

– Renovación continua de los microambientes

– Representantes en todo el cuerpo de linfocitos específicos para un determinado Ag

– Reclutamiento rápido a los sitios de inflamación

Jung et al Curr Opin Immunol. 1999; 11:319; Bradley et al Curr Opin Immunol 2003; 15:343

Recirculación y alojamiento de los leucocitos

Tráfico no es aleatorio Qué determina la distribución y

tráfico diferencial? Expresión y activación diferencial de receptores de quimiocinas y de integrinas – Células “naïve” migración

restringida a los órganos secundarios

– Células efectoras y de memoria pueden trasladarse a órganos linfoides y no linfoides (virtualmente a cualquier órgano)

• Tendencia a ubicarse en el sitio original de su activación

Jung et al Curr Opin Immunol. 1999; 11:319; Bradley et al Curr Opin Immunol 2003; 15:343

Cambio de isotipo (CSR) ◦ Cambio de la región

constante conservando la misma especificidad antigénica

Hipermutaciones somáticas: ◦ Introduce mutaciones

en la región variable, seguido de selección positiva o negativa

Ambos activados por la interacción entre BCR/CD40 en los centros germinales

Ontogenia: CSR e

hipermutaciones somáticas

de Villartay et al Nat Rev Immunol 2003; 3:962,

Cambio de isotipo (CSR) ◦ Cambio de la región

constante conservando la misma especificidad antigénica

Hipermutaciones somáticas: ◦ Introduce mutaciones

en la región variable, seguido de selección positiva o negativa

Ambos activados por la interacción entre BCR/CD40 en los centros germinales

Ontogenia: CSR e

hipermutaciones somáticas

de Villartay et al Nat Rev Immunol 2003; 3:962,

Órganos secundarios y maduración final de los

linfocitos

Función:

◦ Facilitan el trabajo de los linfocitos

◦ Sitios de encuentro entre células

presentadoras de antígeno (APC) y linfocitos

◦ Proveen el microambiente adecuado para la

expansión de linfocitos T

◦ Optimizan la activación de linfocitos B “naive”

Todo el proceso de ontogenia, recirculación y alojamiento le permite a los linfocitos estar preparados para reconocer de manera específica a los antígenos

extraños

Ontogenia y organos del sistema inmunológicoMediadores solubles Interacción entre las células...

Documents

Nódulos linfoides

Enfermedades Hematológicas Malignas Leucemias Linfoides Agudas Linfoides Desordenes Linfoides Crónicos Leucemias Mieloides Agudas Mieloides Desordenes

óRganos linfoides (1)

Diapos microambiente (1)

Microambiente y Macroambiente

Organos linfoides

Ontogenia del aparato inmunológico

Ontogenia del sistema nervioso

Ontogenia 2012

óRganos linfoides (2)

Ontogenia de los órganos linfoides. Órganos Linfoides Primarios Médula ósea: Peso aproximado de 3000 – 4000 gramos. Se encuentra en los huesos planos

Microambiente Medular

óRganos linfoides

Microambiente no controlable_06

NEOPLASIAS LINFOIDES 2

Órganos linfoides

ontogenia 1

Analisis Del Microambiente 2

6 ontogenia introduccion_1

9. Órganos Linfoides y ontogenia de linfocitos